帖步霞

摘要闡述了HPS教學(xué)模式，通過(guò)高中生物教學(xué)實(shí)例說(shuō)明HPS教學(xué)模式在實(shí)踐中的應(yīng)用。使用HPS教學(xué)模式進(jìn)行生物學(xué)史的教學(xué)，可以深化學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)探究的能力，有效提升學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 生物學(xué)史 HPS教學(xué)模式 核心素養(yǎng)

中圖分類號(hào)G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

生物學(xué)史闡述了生物學(xué)的產(chǎn)生、形成和發(fā)展，蘊(yùn)含著極其豐富的教育資源。高度重視生物學(xué)史教育，將生物學(xué)史與生物課程融合，已經(jīng)成為生物新課程改革中的一大熱點(diǎn)。生物學(xué)史融入生物課程的教學(xué)模式多種多樣，下面主要探討如何應(yīng)用HPS教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)生物學(xué)史和生物課程的有機(jī)融合，提高學(xué)生科學(xué)探究的能力，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，有效提升學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

1HPS教學(xué)模式概述

20世紀(jì)80-90年代，英國(guó)科學(xué)教育學(xué)者孟克和奧斯本提出了HPS教育，HPS（History，Philosophy andSociology of Science）是“科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會(huì)學(xué)”的英文縮寫。HPS教育是以建構(gòu)主義理論為基礎(chǔ)，提倡在中小學(xué)的理科課程中滲透科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會(huì)學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，HPS核心內(nèi)涵是關(guān)于科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。教師在科學(xué)課程與教學(xué)中融入HPS要素，并通過(guò)關(guān)于HPS內(nèi)容的教學(xué)，可以提升學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，有效提高學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

HPS教學(xué)模式的教學(xué)程序主要包括以下6個(gè)環(huán)節(jié)：

（1）歷史素材呈現(xiàn)：教師向?qū)W生展示某一自然現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生觀察，并由此產(chǎn)生一個(gè)需要解決的問(wèn)題。

（2）引發(fā)觀點(diǎn)：教師啟發(fā)學(xué)生針對(duì)觀察到的現(xiàn)象提出自己的觀點(diǎn)或解釋。

（3）學(xué)習(xí)歷史：該環(huán)節(jié)主要目的是盡可能地讓學(xué)生體驗(yàn)以往科學(xué)家的探究與思考過(guò)程。

（4）科學(xué)探究：科學(xué)家探究實(shí)驗(yàn)的模擬，要求學(xué)生從多種觀點(diǎn)中選擇某種觀點(diǎn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。

（5）呈現(xiàn)科學(xué)觀念和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)：教師講解當(dāng)代的科學(xué)觀念，介紹教材對(duì)這一自然現(xiàn)象的解釋，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的觀念和解釋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。

（6）總結(jié)與評(píng)價(jià)：教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)科學(xué)思維、科學(xué)方法等方面進(jìn)行總結(jié)與評(píng)價(jià)，使學(xué)生深刻地理解科學(xué)的探究本質(zhì)。

2HPS教學(xué)模式在高中生物學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐

現(xiàn)以人教版高中生物學(xué)教材中“生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”一節(jié)為例，闡述如何應(yīng)用HPS教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)生物學(xué)史與生物課程的有機(jī)融合。

2.1素材呈現(xiàn)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

教師展示3幅圖片：黃山上的迎客松，熱情地伸出手臂迎接遠(yuǎn)方的客人;金燦燦的向日葵，朵朵向陽(yáng)開(kāi);稚嫩的小幼苗，努力彎曲著自己的腰。教師設(shè)疑：這三張圖片體現(xiàn)了植物哪一種共同的特性？（學(xué)生異口同聲：植物的向光性）教師再次設(shè)疑：導(dǎo)致植物出現(xiàn)向光性的原因是什么？

植物的向光性是個(gè)非常普遍的現(xiàn)象，普遍到學(xué)生們甚至從未想過(guò)“為什么”。所以，當(dāng)教師拋出這樣一個(gè)看似尋常卻又未知的問(wèn)題后，學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣被大大激起。

2.2引出觀點(diǎn)，推進(jìn)深入思考

教師設(shè)疑：為什么小幼苗努力向右側(cè)彎曲，而不是向左側(cè)呢？（學(xué)生思考后，很容易得到答案：右側(cè)有光源照射）教師追問(wèn)：導(dǎo)致植物出現(xiàn)向光性的外在因素是什么？（學(xué)生思考討論后，回答：?jiǎn)蝹?cè)光照射）

教師引導(dǎo)：?jiǎn)蝹?cè)光真的是導(dǎo)致植物向光性的外在因素么？植物出現(xiàn)向光性的內(nèi)在因素又是什么呢？這些疑問(wèn)都需要我們用切實(shí)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)來(lái)解釋。

2.3學(xué)習(xí)歷史，體驗(yàn)科學(xué)思維

教師提示：著名科學(xué)家達(dá)爾文注意到了植物的向光性現(xiàn)象，并在其晚年時(shí)，設(shè)計(jì)了一系列科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)植物向光性原因進(jìn)行研究，引導(dǎo)人們逐步揭示了植物生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的奧秘。在介紹達(dá)爾文的金絲雀虉草胚芽鞘實(shí)驗(yàn)過(guò)程前，教師提出3個(gè)需要探究的問(wèn)題：①如何探究胚芽鞘向光彎曲生長(zhǎng)的外因是否為單側(cè)光照射？②如何探究胚芽鞘向光彎曲生長(zhǎng)是否與尖端有關(guān)？③如何探究胚芽鞘向光彎曲生長(zhǎng)的感光部位是否在尖端？教師用表1呈現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)探究的一般思路和過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生積極思考。

學(xué)生分組討論后，選派小組代表簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)思路，這個(gè)環(huán)節(jié)不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，還提高了學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)解決問(wèn)題的能力。教師點(diǎn)評(píng)每組的實(shí)驗(yàn)思路，并通過(guò)動(dòng)畫模擬的形式展示達(dá)爾文的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：達(dá)爾文通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實(shí)驗(yàn)證明了引起胚芽鞘向光彎曲生長(zhǎng)的外因是單側(cè)光照射，同時(shí)證明了胚芽鞘的感光部位在尖端。

教師補(bǔ)充說(shuō)明：針對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，達(dá)爾文作出了大膽的猜想“單側(cè)光照射使胚芽鞘的尖端產(chǎn)生某種影響，當(dāng)這種影響傳遞到下部的伸長(zhǎng)區(qū)時(shí)，會(huì)造成背光面比向光面生長(zhǎng)快，因而發(fā)生向光彎曲生長(zhǎng)”。達(dá)爾文猜測(cè)這種“影響”很可能是一種化學(xué)物質(zhì)。

2.4科學(xué)探究，掌握科學(xué)方法

教師引導(dǎo)：達(dá)爾文提出的這種影響真的是一種化學(xué)物質(zhì)嗎？下面，我們一起嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究這個(gè)問(wèn)題。

學(xué)生開(kāi)展探究活動(dòng)1：初步證明胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”是種化學(xué)物質(zhì)。

教師展示實(shí)驗(yàn)材料：長(zhǎng)勢(shì)相同的胚芽鞘若干、單側(cè)光源、刀片、云母片（物質(zhì)不能透過(guò)）、瓊脂片（一般物質(zhì)可透過(guò)）等。

學(xué)生用圖形加文字的形式展示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并由每個(gè)學(xué)習(xí)小組派代表展示本小組的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出預(yù)測(cè)。

教師展示鮑森·詹森的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引導(dǎo)：1910年，科學(xué)家鮑森·詹森設(shè)計(jì)了相似的實(shí)驗(yàn)。鮑森·詹森的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”可以透過(guò)瓊脂片傳遞給下部，初步證明了胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”可能是一種化學(xué)物質(zhì)。

學(xué)生開(kāi)展探究活動(dòng)2：證明胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”分布不均勻?qū)е聫澢L(zhǎng)

教師引導(dǎo)：胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”透過(guò)瓊脂片傳遞給下方，為什么會(huì)使下方生長(zhǎng)不均勻？（學(xué)生思考后回答：可能是“影響”在下方分布不均勻?qū)е碌模┪覀円黄饑L試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究這個(gè)問(wèn)題。

教師展示實(shí)驗(yàn)材料：長(zhǎng)勢(shì)相同的胚芽鞘若干、刀片等。

學(xué)生用圖形加文字的形式展示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。并由每個(gè)學(xué)習(xí)小組派代表展示本小組的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出預(yù)測(cè)。

教師出示拜耳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生思考：1914年，科學(xué)家拜爾設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”傳到下方后，為什么導(dǎo)致下方彎曲生長(zhǎng)？拜爾的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”在下方分布不均勻，導(dǎo)致下方伸長(zhǎng)區(qū)發(fā)生了彎曲生長(zhǎng)。

2.5實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，呈現(xiàn)科學(xué)觀念

學(xué)生開(kāi)展探究活動(dòng)3：進(jìn)一步證明胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”是種化學(xué)物質(zhì)。

教師引導(dǎo)：詹森和拜爾通過(guò)對(duì)感光部位的研究，初步確定胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”為某種化學(xué)物質(zhì)。若是胚芽鞘尖端可以產(chǎn)生某種物質(zhì)促進(jìn)生長(zhǎng)，我們應(yīng)該就能夠把該物質(zhì)收集起來(lái)，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案去驗(yàn)證真?zhèn)?。如何收集該物質(zhì)呢？科學(xué)家們經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用瓊脂塊比較好。我們一起來(lái)嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步證明胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”是一種化學(xué)物質(zhì)。

教師展示實(shí)驗(yàn)材料：長(zhǎng)勢(shì)相同的胚芽鞘若干、刀片、瓊脂塊等。

學(xué)生用圖形加文字的形式展示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并由每個(gè)學(xué)習(xí)小組派代表展示本小組的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出預(yù)測(cè)。

教師展示溫特的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引導(dǎo)：1928年，科學(xué)家溫特借助于瓊脂塊收集胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”，進(jìn)一步探究該“影響”是不是一種化學(xué)物質(zhì)。溫特通過(guò)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)探究，證明了胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”是一種化學(xué)物質(zhì)，該物質(zhì)傳遞至下方，促進(jìn)伸長(zhǎng)區(qū)的生長(zhǎng)，故命名為生長(zhǎng)素。

2.6總結(jié)評(píng)價(jià)，理解科學(xué)本質(zhì)

教師總結(jié)：1942年，科學(xué)家郭葛分離出具有生長(zhǎng)素效應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)并確認(rèn)為吲哚乙酸。從19世紀(jì)末達(dá)爾文注意到植物的向光性，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究其中的原因，到1942年揭示生長(zhǎng)素的化學(xué)本質(zhì)，經(jīng)歷了50多年。從生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程中，你能夠在科學(xué)探究方面得到哪些啟發(fā)？（學(xué)生討論交流，分享科學(xué)感悟）

師生合作：構(gòu)建生長(zhǎng)素引起胚芽鞘向光彎曲的模型（表1）。

3HPS教學(xué)模式的實(shí)踐反思

中學(xué)教材中生物科學(xué)史涉及的內(nèi)容具有良好的教育價(jià)值，生物學(xué)史與生物學(xué)課程的融合只有選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)模式，才能取得良好的教學(xué)效果。在運(yùn)用HPS教學(xué)模式時(shí)，教師應(yīng)注意將科學(xué)史與生物學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)有機(jī)融合，在引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)科學(xué)史得出科學(xué)結(jié)論過(guò)程中，避免將知識(shí)直接拋給學(xué)生，應(yīng)利用科學(xué)家的探究過(guò)程引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題、形成科學(xué)概念。HPS教學(xué)模式注重在學(xué)習(xí)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生深刻理解科學(xué)家的探究歷程，體驗(yàn)科學(xué)探究的一般方法，體會(huì)科學(xué)思維方式，領(lǐng)會(huì)科學(xué)知識(shí)的形成過(guò)程，促進(jìn)探究能力的養(yǎng)成，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)具有重要的作用。